La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure1 VI-8 Gravure du cuivre Copper etching

La fabrication des circuits imprimés

VI-8 Gravure 1

VI-8

Gravure du cuivre

Copper etching


VI-8 Gravure 2

Sommaire

• Gravure directe

• Gravure indirecte

• Attaque latérale

• Agents de gravures au chlorure cuivrique

– gravure acide

– gravure ammoniacale

• Gravure au perchlorure de fer

• Équipements d ’une ligne de gravure

• Contrôles


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Gravure directe

Transfert image (positif)

Gravure

Stripping


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Gravure directe

Après transfert image (positif)

Réserve de gravure (encre ou résine photosensible)


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Gravure directe

Après gravure

Cuivre gravé


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Gravure directe

Après stripage

Réserve de gravure éliminée


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Gravure indirecte

Transfert image (négatif)

Métallisation

Stripping

Gravure


VI-8 Gravure 8

Gravure indirecte

Réserve de métallisation (résine photosensible)

Après transfert image (négatif)


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Gravure indirecte

Réserve de gravure(Alliage Sn)

Après métallisation


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Gravure indirecte

Après stripage

Réserve de métallisation éliminée


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Gravure indirecte

Après gravure

Cuivre gravé


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Attaque latérale

Réserve de gravure

Attaque latérale

Pulvérisation de l ’agent de gravure

Attaque verticale

Attaque latérale

Attaque verticale


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Attaque latéraleFacteur de gravure sous-jacente

v

x

Facteur de gravure = x /v (min >2)


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Attaque latéraleLargeur de piste

La largeur w doit être conforme aux tolérances par rapport au plan

w


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Agents de gravure

Critères de choix

• Solution acide ou alcaline selon la nature de la réserve

• Possibilité de régénération continue

• Qualité de gravure (facteur de gravure)

• Capacité de gravure élevée ( masse de cuivre gravé par litre de solution)

• Vitesse de gravure ( µm/mn )

• Recyclage des solutions usées

• Traitement des rejets


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Agents de gravure

Régénération possible en continu

• Chlorure cuivrique acide

• Chlorure cuivrique ammoniacal

• Réactions de base :

– Gravure : Cu° + Cu++ => 2Cu+

– Régénération : 2Cu+ => 2Cu++ + 2e-


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Gravure acideau chlorure cuivrique

Réactions chimiques• Gravure :

CuCl2 + Cu => 2CuCl

• Régénération :

2CuCl + 2HCl + H2O2 => 2 CuCl2 + 2H2O

« replenisher »


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Gravure acideau chlorure cuivrique

•Paramètres :– température : 47-53 °C– normalité acide 1,5 - 3N– capacité de gravure 80 à 140 g/l

•Propriétés :– vitesse de gravure 30 µm / mn– solutions usées récupérables– coût bas– ! Attaque SnPb => utilisé en gravure directe


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Gravure ammoniacale

Réactions chimiques

• Gravure :

Cu(NH3)4Cl2 + Cu => 2Cu (NH3)2Cl

• Régénération :

2Cu (NH3)2Cl + 2 (NH4)Cl + 2 (NH4)OH + 1/2 O2 =>

« replenisher »

=> 2 Cu(NH3)4Cl2 +3H2O


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Gravure ammoniacale

• Paramètres :– température 47 - 53 °C

– densité 1,207 - 1,227

– Ph 8,2 - 8,4

– capacité de gravure 150 - 165 g/l

• Propriétés– vitesse de gravure : 50µ / mn

– solution usée reprise par le fournisseur

– compatible gravure directe et inverse

– ! tendance à striper les films alcalin

– ! utilisation d ’ammoniaque


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Gravure au perchlorure de fer

Non régénérable en continu

Réaction chimique

Cu + 2 FeCl3 => CuCl2 +2FeCl2


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Gravure au perchlorure de fer

• Paramètres :– concentration initiale en perchlorure 37 %

– densité 1,47 1,7 (solution usée)

– température 20 - 45 °C

– Ph 8,2 - 8,4

– capacité de gravure 60 - 80 g/l

• Propriétés :– vitesse de gravure : 40 µm/mn au début, 8 µm/mn à la fin

– solution usée reprise par le fournisseur - simple d ’utilisation

– ! Attaque SnPb => utilisé en gravure directe

– ! Vitesse de gravure non constante


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Équipement d ’une ligne de gravure• Module de gravure

– pulvérisation par buses oscillantes ou pulvérisation alternée (réduction de l ’effet de flaque)

– régulation de température (chauffage / refroidissement)

– contrôle de l ’extraction des vapeurs (apport d ’oxygène)

– dispositif de régénération automatique par contrôle de densité et pompe double

• Module de finition au « replenisher »limite les entraînements de cuivre

• Rinçages en cascade

• Désoxydation SnPb (finishing)

• Rinçages


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Équipement d ’une ligne de gravureChambre de gravure

Finition aureplenisher

Régulation de densité

Densimètre

Pompe double

Rep

leni

sher

Pro

duit

usé

Rinçages


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Équipement d ’une ligne de gravure

Rinçages en cascade

Eau propre

Eau usée


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Contrôles de qualité

•En production : contrôle optique du graphisme (AOI)– coupures– échancrures– courts circuits– îlots

•En contrôle final : contrôle par coupe métallographique d ’un coupon

– largeurs de piste– isolements– talus

• Essais d ’une ligne de gravure :par mesure de la résistance de serpentins conducteurs


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Contrôles de qualité

Figure de test par mesure de résistance

Ohmmètres

Documents

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